单管放大电路的设计.docxVIP

PAGE PAGE # 第2章单管放大电路的设计 单管放大电路方案设计 工作原理 晶体管放大器中广泛应用如图1.1.1所示的电路，称之为阻容耦合共射极放大 器。它采用的 是分压式电流负反馈偏置电路。放大器的静态工作点 要由RB1、FB2、 RE、RC电源电压+VCM决定。该电路利用电阻RB1、RB2的分压固定基极电位VBQ 如果满足条件I 1 IBQ当温度升高时，I CQf f VEQT - VBEJ - I BC^ 一 I CN , 结果抑制了 ICQ勺变化，从而获得稳定的静态工作点. 图2.1.1 阻容耦合共射极放大器 静态工作情况： 放大器接通电源后，当所输入交流信号为零时，则放大电路中只有直流电 源作用，电路中的电压和电流都是直流量，此时的工作状态称为直流工作状态或 静态。晶体管各极电流与各极之间的电压分别用 Ibs Icq和UBeq UCeq四个直流参 数表示。它们代表着放大器的输入、输出特性曲线上的一个点，称它们为放大器 的静态工作点，用Q表示.如图2.1.2所示 图2. 图2.共发射极放大器的静态工作点 图2.1.2静态工作点 动态工作情况： 放大电路接入输入信号Ui后的工作状态，称为动态。在动态时，放大电路 是在输入电压Ui和直流电压Ec的共同作用下工作，因此，电路中既有直流分量, 又有交流分量，各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入 信号作相应变化的交流分量。如图 2.1.3所示。 图 图2.1.3信号的动态变化 PAGE PAGE # 由图2.1.3可得到以下结论： (a)在适当的静态工作点和输入信号幅值足够小的条件下(使晶体管工作 在特性曲线的线性区)，晶体管各极的电流(Ib、Ic)和各极间的压(Ube、Uce)都 是由两个分量线性叠加而成的脉动量，其中一个是由直流电源 Ec引起的直流分 量，另一个是随输入信号Ui而变化的交流分量。 (b)当输入信号u是正弦波时，电路中的各交流分量都是与输入 信号Ui 同频率的正弦波，其中u be、i b、i c、与Ui同相，而Uce、Uo与Ui反相。输出电压 与输入电压相位相反，是共发射极放大器的一个重要特性。 (c)输出电压Uo与输入电压Ui不但是同频率的正弦波，而且 Uo的幅度比 Ui的幅度大的多，由此说明，Ui经过电路后被线性放大了。从图3中还可以看出， 只有输出信号的交流分量才能反映输入信号的变化。因此，放大器的放大作用， 只是指输出信号的交流分量与输入信号的关系，并不包含直流分量。 放大电路的非线性失真： 信号通过放大器后，如果输出信号的波形与输入信号的波形不完全一致， 则 称为波形失真。由于晶体管特性曲线的非线性所引起的波形失真称为非线性失 真。产生非线性失真的原因与放大器静态工作点选择的是否合适有关。如图 2.1.4a所示，由于静态工作点选择恰当，输入电压的正负半周在放大过程中得 到了同等的放大。 图 2.1.4a静态工作点 图 2.1.4a 静态工作点 Q、和iB、ic、uce的波形 如果静态工作点选择不当，而输入信号U 如果静态工作点选择不当，而输入信号 Ui的幅度又较大，使得放大器的工作范 PAGE PAGE # 围超出了晶体管特性曲线的线性区， 就会产生波形失真。在放大电路中常见的失 真有以下四种： 1)由于输入特性曲线的非线性引起的失真； 如图214b所示，静态工作点Q选择在输入特性曲线的较低位置，而输入 信号Ui的幅度又较大，因此工作点 Q在晶体管输入特性曲线上非线性显著的线 段上移动，虽然输入信号Ui是正弦波，但ib却是一个正负半周不对称的失真了 的波形，如图中阴影所示，这样就导致了放大器输出信号的失真。 图5 图2.1.4b输入特性曲线的非线性引起的失真 2)由于输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真； 图2.1.4c是一个N P N型晶体管的输出特性曲线，由于特性曲线的间距不 均匀，因此各点的B值不相等。此时，虽然ib是不失真的正弦波，但放大电路 的输出波形也会失真。假设Ib30n A, ib=20sincot (^A),因此，iB在50^A 到10pA之间变化，工作点在 Q与Q之间移动，从图6中可以看出，Q点到Q 点间的B值大于Q点至I Q点间的B值，这样，i b的正负半周就得到了不同程度的 放大，结果造成了输出电压波形的失真，如图 2.1.4c中阴影所示。 图214c输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真图 图214c输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真 图214d 饱和失真 3)饱和失真 当静态工作点Q的位置偏高，接近输出特性曲线的饱和区时，若输入电压 Ui的幅度较大，则在Ui正半周的部分时间内，晶体管进入饱和区工作，止匕时 ib 可能不失真，如图2.1.4d所示，当ib沿正半周方向增大时，